Des scientifiques envoient des graines de cannabis dans l'espace

Le lundi 23 juin , peu après 21 heures UTC, des centaines de graines, de champignons, d'algues et d'échantillons d'ADN humain, dont beaucoup n'ont jamais été exposés à l'espace auparavant, effectueront leur voyage inaugural à bord d'une fusée SpaceX Falcon 9.

Lancée depuis la base spatiale de Vandenberg, en Californie, la mission espère être la première à envoyer des tissus et des graines de plantes en orbite terrestre basse polaire et retour, afin de permettre aux scientifiques d'étudier l'impact des niveaux de radiation élevés observés au-dessus des pôles sur les systèmes biologiques. Les chercheurs espèrent que les informations recueillies pourraient un jour aider les astronautes à cultiver des plantes sur d'autres planètes.

Les échantillons voyageront dans un petit incubateur biologique appelé MayaSat-1, développé par l' Institut de recherche Genoplant , une entreprise aérospatiale slovène spécialisée dans la recherche biologique spatiale. À plus de 500 kilomètres d'altitude, l'incubateur, logé dans une capsule plus grande, traversera des zones proches des pôles Nord et Sud, où les concentrations de particules chargées émises par le soleil sont élevées en raison du champ magnétique terrestre. Lors de son passage dans ces régions, il sera exposé à un rayonnement jusqu'à 100 fois supérieur à celui des objets orbitant à des altitudes similaires autour de l'équateur, comme la Station spatiale internationale (ISS). La capsule effectuera trois orbites autour de la Terre, au cours d'une mission d'environ trois heures, avant de rentrer dans l'atmosphère et d'amerrir dans l'océan Pacifique. Si tout se déroule comme prévu, l'incubateur sera récupéré à environ neuf heures des côtes d'Hawaï et renvoyé en Europe, où la véritable exploration commencera.

Parmi les nombreux participants à la recherche ayant des échantillons à bord de la mission figure Božidar Radišič, qui suivra attentivement le lancement en direct depuis son bureau de l'Institut de recherche sur la nature en Slovénie. Le projet Martian Grow , dirigé par Radišič et son équipe, envoie environ 150 graines de cannabis dans l'espace à bord de MayaSat-1 afin de tester leur résilience et potentiellement d'accélérer leur évolution. Il ne s'agit cependant pas d'un gadget, ni d'une quête d'un état d'euphorie surnaturelle.

Ayant consacré une grande partie de sa vie professionnelle à l'étude du cannabis, Radišič estime qu'il est particulièrement adapté à l'agriculture spatiale. Sa croissance est rapide, il s'adapte bien et est cultivé depuis des milliers d'années. Selon lui, si nous souhaitons un jour cultiver la vie sur Mars, cela en fait un candidat idéal. « Tôt ou tard, nous aurons des bases lunaires, et le cannabis, grâce à sa polyvalence, est la plante idéale pour alimenter ces projets », explique-t-il à WIRED. « Il peut être une source de nourriture, de protéines, de matériaux de construction, de textiles, de chanvre, de plastique et de médicaments. Je ne pense pas que beaucoup d'autres plantes nous offrent tout cela. »

Surtout connu pour sa production de cannabinoïdes THC et CBD, le Cannabis Sativa L. contient des centaines de composés différents, dont beaucoup sont encore en cours de découverte et dont les effets restent mal compris. Ce que l'on sait, c'est que c'est une plante résistante, qui résiste bien aux facteurs de stress tels que les UV et les radiations (notamment les rayons gamma), utilisés pour sa culture sur Terre. Il a également poussé sous des climats allant des hauts plateaux du Tibet aux jungles d'Asie du Sud-Est et aux déserts d'Afghanistan, et peut être cultivé dans des conditions contrôlées.

Gary Yates, chercheur en plantes et responsable de la culture chez Hilltop Leaf, une usine de production de cannabis médical au Royaume-Uni, convient que la polyvalence du cannabis en fait un candidat de choix pour la culture spatiale. « Sa rusticité le rend parfait pour les environnements extrêmes », explique-t-il à WIRED. « Il a fait preuve d'une grande résilience et peut pousser dans des endroits inattendus. Il ne demande pas beaucoup d'eau, est connu pour prospérer dans des sols pauvres en nutriments et a démontré un potentiel de phytoremédiation pour éliminer les toxines et les métaux lourds du sol. »

Des recherches antérieures ont mis en évidence l'influence des conditions spatiales, telles que la microgravité et les radiations, sur la génétique des plantes. Pour Radišič, c'est la raison principale de l'envoi de ces graines de cannabis en orbite. « L'objectif est d'explorer comment, et si, les conditions cosmiques affectent la génétique du cannabis, et nous ne le découvrirons peut-être qu'après plusieurs générations », explique-t-il.

Selon D. Marshall Porterfield, professeur de génie agricole et biologique à l'Université Purdue, qui étudie la croissance des plantes dans l'espace depuis plusieurs décennies, l'impact de l'exposition aux radiations sur les matières biologiques pendant les vols spatiaux est « bien compris » grâce à des études antérieures. « Cela provoque des mutations aléatoires. Certaines de ces mutations peuvent activer, désactiver ou inhiber des gènes, voire perturber des voies de signalisation entières », explique-t-il. « Par conséquent, on obtient des réponses variables dans les matières biologiques, ce qui pourrait conduire à de nouvelles mutations génétiquement stabilisées, qui pourraient ensuite être identifiées et dérivées. »

Radišič n'est pas le premier à s'interroger sur les effets des voyages spatiaux sur le cannabis. Une équipe de recherche collaborative, dont un groupe basé à l' Université du Colorado à Boulder, a envoyé des cultures de tissus de cannabis vers l'ISS en 2019. Cependant, aucune étude n'a été publiée sur l'impact de l'exposition aux rayonnements cosmiques et à la microgravité sur la plante de cannabis.

Il n'est pas non plus le seul chercheur à s'efforcer d'exposer les plantes à des niveaux de radiation plus élevés que ceux étudiés précédemment. Porterfield, l'un des scientifiques de la mission LEAF de la NASA – une expérience de croissance végétale lunaire qui sera menée sur la Lune avec Artemis III en 2027 – affirme que nous ne savons « presque rien » de l'impact de l'exposition aux radiations au-delà de l'orbite terrestre basse. Comprendre l'impact de la variabilité du rayonnement sur les plantes sera un objectif essentiel de la mission LEAF.

« Nous sommes bloqués en orbite basse depuis 30 ans et n'avons pas beaucoup avancé dans la recherche fondamentale nécessaire pour aller dans l'espace lointain, où se trouve le rayonnement cosmique galactique », explique-t-il. « Cette source variable de rayonnement pourrait avoir des conséquences inattendues. La réponse des plantes à ces problèmes de rayonnement sera importante pour les futurs systèmes agricoles lunaires. »

Après le retour de MayaSat-1, Radišič et son équipe travailleront pendant les deux prochaines années avec la Faculté des sciences de la santé de l'Université de Ljubljana, en Slovénie, pour créer des générations de clones à partir des graines spatiales afin d'étudier les changements génétiques et les adaptations des plantes, notamment les « altérations des profils cannabinoïdes » (quantité de CBD, de THC et d'autres composés que les plantes développent). La deuxième phase de leur étude consistera ensuite à simuler les conditions du sol martien et à cultiver des plantes dans des environnements terrestres contrôlés à faible gravité.

Lumír Ondřej Hanuš, chimiste à l'Université Palacký d'Olomouc en Tchéquie et à l'Université hébraïque de Jérusalem, étudie la plante de cannabis depuis les années 1970. Conseiller de recherche sur le projet, il estime qu'il existe « de nombreuses possibilités » de recherche scientifique une fois les graines revenues.

Outre les changements génétiques et épigénétiques potentiels, l'équipe de Martian Grow étudiera les changements structurels et physiologiques, tels que les différences de taille des feuilles, de teneur en chlorophylle, d'architecture racinaire, de taux de photosynthèse et de consommation d'eau. Elle examinera ce qui se passe après que la plante a été exposée à des facteurs de stress tels que des maladies, et analysera l'activité des hormones enzymatiques et des métabolites secondaires, ce qui pourrait conduire à l'identification de nouveaux composés.

« Qu'il y ait des changements ou non, les deux résultats seront importants pour l'avenir, nous savons donc comment cultiver du cannabis dans l'environnement spatial », ajoute Radišič.

Nous sommes encore loin de pouvoir cultiver du cannabis sur Mars, ou n'importe quelle autre plante d'ailleurs. La microgravité, les températures extrêmes, le manque de nutriments et les toxines présentes dans le sol ne créent pas de conditions favorables à la culture.

« Nous devrons nous adapter à l'environnement martien et adapter progressivement nos plantes pour qu'elles survivent », explique Petra Knaus, PDG de Genoplant. « Pour l'instant, nous pensons qu'il ne sera possible de cultiver des plantes que dans un système fermé, avec des conditions adaptées. » Pour les futures missions, Genoplant développe une nouvelle capsule spatiale dans ce sens, dont le premier test de rentrée est prévu en 2027. Cette capsule permettra aux chercheurs de cultiver des graines dans l'espace et de les surveiller pendant plusieurs années.

Bien que le cannabis puisse potentiellement devenir une superculture pour l'ère spatiale, sur Terre, il est encore majoritairement considéré comme une drogue récréative (bien que largement utilisée à des fins médicales), ce qui empêche les régulateurs et les chercheurs de reconnaître pleinement son potentiel scientifique. Hanuš est optimiste quant aux résultats du projet, quels qu'ils soient, qui pourraient dissiper une partie de cette stigmatisation et accélérer son acceptation scientifique.

« Si des résultats intéressants sont publiés, cela pourrait accélérer notre compréhension du cannabis », dit-il. « C'est une plante très importante, qui, je pense, a un grand avenir si jamais l'humanité s'envole pour l'espace et implante la vie sur une autre planète. »